JPH0575458A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH0575458A
JPH0575458A JP23157291A JP23157291A JPH0575458A JP H0575458 A JPH0575458 A JP H0575458A JP 23157291 A JP23157291 A JP 23157291A JP 23157291 A JP23157291 A JP 23157291A JP H0575458 A JPH0575458 A JP H0575458A
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JP
Japan
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voltage
converter
analog
circuit
code
Prior art date
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Pending
Application number
JP23157291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Hidaka
郁夫 日高
Kozo Okada
皇三 岡田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0575458A publication Critical patent/JPH0575458A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain high speed conversion with high accuracy independently of the dispersion in components and of their operating environment. CONSTITUTION:The A/D converter is provided with a means generating (2N+1) sets of different reference voltages by using voltage dividers 1-6, a means outputting an analog input signal including a ramp waveform generating circuit 30 connected through a test switch 60, (2N+1) sets of voltage comparators 10-17 each comparing a reference voltage with an analog signal, a code conversion circuit 20 implementing logic arithmetic operation to generate a binary code in response to the outputs from them, a detection circuit 40 detecting an error from an output digital code, and (2N+1) sets of D/A converters 50-55 in several bits operated by signal from the detection circuit 40 and whose outputs connect to each connecting point of the voltage dividers 1-6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ−ディジタル
変換器(以下A/D変換器と称す)、特に電圧分圧器を
用いた分解能の高いA/D変換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog-digital converter (hereinafter referred to as A / D converter), and more particularly to a high resolution A / D converter using a voltage divider.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高速で高分解能のA/D変換器が
映像用や計測器の分野で要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, high-speed and high-resolution A / D converters have been required in the fields of video and measuring instruments.

【0003】以下に、従来のA/D変換器について説明
する。図2は従来のA/D変換器の構成を示すものであ
る。図2に於いて、1〜6は抵抗、10〜17は電圧比
較器、20は符号化回路、70は入力端子である。
A conventional A / D converter will be described below. FIG. 2 shows the configuration of a conventional A / D converter. In FIG. 2, 1 to 6 are resistors, 10 to 17 are voltage comparators, 20 is an encoding circuit, and 70 is an input terminal.

【0004】A/D変換器の構成として全並列型、直並
列型、デルタ−シグマ変換方式等が一般に挙げられる
が、それぞれの方式には一長一短がある。N=12以上
のA/D変換器の場合、デルタ−シグマ変換方式が一般
的であるが、この方式では高速動作は望めない。また全
並列型、直並列型の方式では、高速動作は可能である
が、電圧比較器の数が全並列型では(2N +1)個、直
並列型でも(2M +1)個(Mは上位ビット数)必要で
ある。
As the configuration of the A / D converter, a full parallel type, a serial parallel type, a delta-sigma conversion system and the like are generally mentioned, but each system has advantages and disadvantages. In the case of an A / D converter with N = 12 or more, the delta-sigma conversion method is generally used, but high speed operation cannot be expected with this method. High-speed operation is possible in the all-parallel type and the serial-parallel type, but the number of voltage comparators is (2 N +1) in the all-parallel type and (2 M +1) (M is Upper bit number) Required.

【0005】そこで高速動作が可能な前述2つの方式を
使用してA/D変換器を構成した場合について、図2を
参照して次に述べる(但し直並列型は上位ビットを並列
型としている)。
Therefore, a case where an A / D converter is constructed by using the above-mentioned two methods capable of high-speed operation will be described below with reference to FIG. 2 (however, in the serial-parallel type, the upper bits are parallel types). ).

【0006】並列型A/D変換器の構成は、電圧分圧器
1〜6を用いて値の異なる(2N +1)個の基準電圧を
発生させ、入力端子70からのアナログ入力信号と、前
記基準電圧とを比較する2N 個の電圧比較器10〜17
と、その出力に応じて論理演算を行い2進コードを発生
させる符号化回路20と、前記2進コードをそのままも
しくは他の2進コード変換させる論理回路から構成され
ている。
The parallel A / D converter is configured so that voltage dividers 1 to 6 are used to generate (2 N +1) reference voltages having different values, and an analog input signal from an input terminal 70 and 2 N voltage comparators 10 to 17 for comparing with a reference voltage
And an encoding circuit 20 for generating a binary code by performing a logical operation according to its output, and a logic circuit for converting the binary code as it is or another binary code.

【0007】以上のように構成されたA/D変換器につ
いて、以下その動作について説明する。
The operation of the A / D converter configured as described above will be described below.

【0008】まず、電圧分圧器1〜6によって(2N
1)個に分圧された電圧(基準電圧のピーク電圧とボト
ム電圧間の2N 分の1)が、各電圧比較器10〜17の
片方の入力に常に与えられる。また前記電圧比較器10
〜17の他方の入力には、入力端子70からのアナログ
入力信号が与えられる。
First, the voltage dividers 1 to 6 (2 N-
1) The divided voltage (1 / 2N between the peak voltage and the bottom voltage of the reference voltage) is always applied to one input of each voltage comparator 10-17. Also, the voltage comparator 10
An analog input signal from the input terminal 70 is applied to the other input of the input terminals ˜17.

【0009】アナログ入力信号が与えられた場合、各電
圧比較器10〜17は前記分圧された電圧と入力信号を
比較し、その結果に応じてディジタル信号を出力し、符
号化回路20において2進コード化される。この2進コ
ードは通常グレイコードであり、ディジタル出力コード
として出力された場合には若干使いづらい点がある。そ
こでグレイコードからバイナリコードへ変換するため、
コード変換論理回路(図示せず)でバイナリコードに変
換して出力する。
When an analog input signal is given, each of the voltage comparators 10 to 17 compares the divided voltage with the input signal, outputs a digital signal according to the result, and the encoding circuit 20 outputs 2 signals. It is coded in hex. This binary code is usually a Gray code, and when it is output as a digital output code, it is slightly difficult to use. So to convert from gray code to binary code,
A code conversion logic circuit (not shown) converts the binary code and outputs the binary code.

【0010】A/D変換器の重要な特性として、直線性
誤差が挙げられる。この誤差はA/D変換器の単調性を
表すもので、与えられたアナログ入力電圧に対するディ
ジタルコードの期待値との誤差を示すものである。この
誤差を抑えるためには、電圧比較器10〜17の入力部
をバイポ−ラトランジスタで構成するのが一般的であ
る。これはバイポ−ラトランジスタのベ−ス・エミッタ
間電圧(VBE)のばらつきがCMOSトランジスタに比
べ約10分の1と小さく、前述の誤差を小さくできるた
めである。
An important characteristic of the A / D converter is linearity error. This error represents the monotonicity of the A / D converter, and represents the error from the expected value of the digital code for a given analog input voltage. In order to suppress this error, it is general that the input section of the voltage comparators 10 to 17 is composed of bipolar transistors. This is because the variation in the base-emitter voltage (V BE ) of the bipolar transistor is about one tenth that of the CMOS transistor, and the above error can be reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例で、電圧比較器10〜17の入力部にバイポ−ラトラ
ンジスタを使用した場合、ベ−ス電流がわずかではある
が流れることになる。つまり電圧分圧器1〜6から電圧
比較器10〜17へ電流が流れ、その結果分圧された各
電圧間は(ベ−ス電流×抵抗値)の電圧差が生じ、この
電圧差により前述の直線性誤差が発生する。そこで従来
は、そのベ−ス電流を補うために補正回路を付加して対
策を行っていた。また、前述のベース電流の他に、各電
圧比較器10〜17のトランジスタのVBEのばらつき、
基準抵抗のばらつきによる直線性誤差の発生は従来では
補正できないままであった。
However, in the above-mentioned conventional example, when a bipolar transistor is used for the input portion of the voltage comparators 10 to 17, a base current flows though a little. That is, a current flows from the voltage dividers 1 to 6 to the voltage comparators 10 to 17, and as a result, a voltage difference of (base current × resistance value) is generated between the divided voltages. Linearity error occurs. Therefore, in the past, a countermeasure was taken by adding a correction circuit in order to supplement the base current. In addition to the base current described above, variations in V BE of the transistors of the voltage comparators 10 to 17,
The generation of the linearity error due to the variation of the reference resistance has not been able to be corrected in the past.

【0012】例えば12ビット、アナログ入力2Vフル
スケールのA/D変換器を構成しようとした場合、1L
SB(最小ステップ電圧)の電位差が約0.5 mV以下
になるため従来の補正回路では十分に校正できず、また
BEや抵抗のばらつきによる直線性誤差の発生が無視で
きない程大きいという欠点を有していた。
For example, if an A / D converter of 12-bit, analog input 2V full scale is to be constructed, 1L
Since the potential difference of SB (minimum step voltage) is less than about 0.5 mV, it cannot be calibrated sufficiently by the conventional correction circuit, and the linearity error caused by the variation of V BE and resistance is so large that it cannot be ignored. I had.

【0013】本発明は上記補正回路だけでは補正しきれ
なかったベース電流の影響や素子のばらつきに対して
も、その場の使用条件に対応してフレキシブルに且つほ
ぼ完全に直線性誤差の補正ができる優れたA/D変換器
を提供することを目的とする。
The present invention can flexibly and almost completely correct the linearity error in accordance with the in-situ use condition even with respect to the influence of the base current and the variation of the element, which cannot be completely corrected by the above correction circuit alone. An object is to provide an excellent A / D converter that can be used.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のA/D変換器は、電圧分圧器を用いて、値の
異なる(2N +1)個の基準電圧を発生させる手段と、
テストスイッチを介してランプ波形発生回路を備えたア
ナログ入力信号を与える手段と、前記基準電圧と前記ア
ナログ信号とを比較する(2N +1)個の電圧比較器
と、その出力に応じて論理演算を行い2進コードを発生
させる符号化回路と、出力ディジタルコードから誤りを
検出する検出回路と、出力が電圧分圧器の各接点に接続
された前記検出回路からの信号で動作する(2N −1)
個の数ビットのディジタル−アナログ変換器を備えた構
成を有している。
To achieve this object, the A / D converter of the present invention comprises means for generating (2 N +1) reference voltages having different values by using a voltage divider. ,
Means for providing an analog input signal having a ramp waveform generating circuit via a test switch, (2 N +1) voltage comparators for comparing the reference voltage with the analog signal, and logical operation according to the output To generate a binary code, a detection circuit for detecting an error from the output digital code, and an output which operates from a signal from the detection circuit connected to each contact of the voltage divider (2 N − 1)
It has a configuration provided with a digital-analog converter of several several bits.

【0015】[0015]

【作用】この構成によって、テストスイッチがオンの場
合(自己補正モード)、従来のA/D変換に基づいて変
換されたデーターは、A/D変換器の外には出力され
ず、内部の検出回路に送られる。この時のアナログ入力
は、内蔵のランプ波形発生回路からの理想直線信号であ
り、出力には素子等のばらつきによる直線性誤差を含ん
だディジタルコードが現れる。検出回路によりそのディ
ジタルコードを読み取り、各コードの誤差を検出する。
そして出力が電圧分圧器の各接点に接続された数ビット
の電流加算型ディジタル−アナログ変換器(電流の流入
及び流出のできるもの)に加えられ、誤差を補正するた
めに対応する部分の電圧分圧器の各電圧を変化させる。
この動作は自己補正モード時に行われ、実使用時ではデ
ィジタル−アナログ変換器の入力は自己補正完了時のデ
ーターに固定され、A/D変換器のアナログ入力信号及
びディジタル出力は通常に入出力される。
With this configuration, when the test switch is turned on (self-correction mode), the data converted based on the conventional A / D conversion is not output to the outside of the A / D converter and is detected inside. Sent to the circuit. The analog input at this time is an ideal linear signal from the built-in ramp waveform generating circuit, and a digital code including a linear error due to variations in elements appears in the output. The detection circuit reads the digital code and detects the error of each code.
The output is then applied to a several-bit current-summing digital-to-analog converter (capable of inflowing and outflowing current) connected to each contact of the voltage divider, and the voltage of the corresponding portion is corrected to correct the error. Change each voltage of the pressure device.
This operation is performed in the self-correction mode. In actual use, the input of the digital-analog converter is fixed to the data when the self-correction is completed, and the analog input signal and digital output of the A / D converter are normally input / output. It

【0016】[0016]

【実施例】以下本発明の一実施例におけるアナログ−デ
ィジタル変換器について、図1を参照しながら説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An analog-digital converter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0017】図1において、1〜6は抵抗、10〜17
は電圧比較器、20は符号化回路、70は入力端子、3
0はランプ波形発生回路、40は誤差検出回路、50〜
55はディジタル−アナログ変換器、60は自己補正回
路切り替えスイッチである。
In FIG. 1, 1 to 6 are resistors, and 10 to 17
Is a voltage comparator, 20 is an encoding circuit, 70 is an input terminal, 3
0 is a ramp waveform generation circuit, 40 is an error detection circuit, 50-
55 is a digital-analog converter, and 60 is a self-correction circuit changeover switch.

【0018】すなわち、本実施例は、電圧分圧器を用い
て値の異なる(2N +1)個の基準電圧を発生させる手
段1〜6と、テストスイッチ60を介して接続されたラ
ンプ波形発生回路30を含むアナログ入力信号を与える
手段と、前記基準電圧と前記アナログ信号とを比較する
(2N +1)個の電圧比較器10〜17と、その出力に
応じて論理演算を行い2進コードを発生させる符号化回
路20と、出力ディジタルコードから誤りを検出する誤
差検出回路40と、出力が電圧分圧器の各接点に接続さ
れ、前記誤差検出回路40からの信号で動作する(2N
−1)個からなる数ビットのディジタル−アナログ変換
器50〜55を備えた構成を有している。
That is, in this embodiment, means 1 to 6 for generating (2 N +1) reference voltages having different values using a voltage divider and a ramp waveform generating circuit connected via a test switch 60. Means for providing an analog input signal including 30, and (2 N +1) voltage comparators 10 to 17 for comparing the reference voltage with the analog signal, and a logical operation is performed according to the output thereof to obtain a binary code. An encoding circuit 20 for generation, an error detection circuit 40 for detecting an error from an output digital code, and an output are connected to each contact of the voltage divider, and operate by a signal from the error detection circuit 40 (2 N
-1) It has a configuration including digital-analog converters 50 to 55 of several bits.

【0019】本実施例において、従来の同様のA/D変
換に基づいて変換されたデーターは、A/D変換器の外
には出力されず、内部の誤差検出回路40に送られる。
この時のアナログ入力は、内蔵のランプ波形発生回路3
0からの理想直線信号であり、出力には素子等のばらつ
きによる直線性誤差を含んだディジタルコードが現れ
る。誤差検出回路40によりそのディジタルコードを読
み取り、各コードの誤差を検出する。そして出力が電圧
分圧器の各接点に接続された数ビットの電流加算型ディ
ジタル−アナログ変換器(電流の流入及び流出のできる
もの)50〜55に加えられ、誤差を補正するために対
応する部分の電圧分圧器の各電圧を変化させる。この動
作を直線性誤差が規定の値になるまで行う。
In this embodiment, the data converted based on the same conventional A / D conversion is not output to the outside of the A / D converter but is sent to the internal error detection circuit 40.
The analog input at this time is the built-in ramp waveform generation circuit 3
It is an ideal linear signal from 0, and a digital code including a linearity error due to variations in elements appears in the output. The error detection circuit 40 reads the digital code and detects the error of each code. Then, the output is applied to several-bit current addition type digital-analog converters (capable of inflowing and outflowing current) 50 to 55 connected to each contact of the voltage divider, and corresponding portions for correcting errors. Change each voltage of the voltage divider of. This operation is repeated until the linearity error reaches a specified value.

【0020】また、内蔵するランプ波形発生回路30
は、歪のない理想的な波形に近づけることが必要であ
る。
In addition, the built-in ramp waveform generation circuit 30
Should be close to the ideal waveform without distortion.

【0021】以上のように本実施例によれば、従来のA
/D変換器にテストスイッチと誤差検出回路及びディジ
タル/アナログ変換器を付け加えることにより、高精度
のアナログ−ディジタル変換器を実現させることができ
る。
As described above, according to this embodiment, the conventional A
By adding a test switch, an error detection circuit, and a digital / analog converter to the / D converter, a highly accurate analog-digital converter can be realized.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように本発明は従来のA/D変換
器に出力ディジタルコードから誤りを検出させる誤差検
出回路と、その前記誤差検出回路からの信号で動作する
(2N−1)個からなる数ビットのA/D変換器を設け
ることにより、素子のばらつきや使用環境に左右されな
い、高精度且つ高速の変換を行うことができる優れたA
/D変換器を実現できるものである。
As described above, the present invention operates by the conventional A / D converter for detecting an error from the output digital code, and the signal from the error detecting circuit (2 N -1). By providing an A / D converter of several bits, it is possible to perform high-accuracy and high-speed conversion that is not affected by variations in elements or operating environment.
The / D converter can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるアナログ−ディジタ
ル変換器のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of an analog-digital converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のアナログ−ディジタル変換器のブロック
FIG. 2 is a block diagram of a conventional analog-digital converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜6 電圧分圧器を構成する抵抗 10〜17 電圧比較器 20 符号化回路 30 ランプ波形発生回路 40 誤差検出回路 50〜55 ディジタル−アナログ変換器 60 自己補正モード用テストスイッチ 1 to 6 resistors constituting a voltage divider 10 to 17 voltage comparator 20 encoding circuit 30 ramp waveform generation circuit 40 error detection circuit 50 to 55 digital-analog converter 60 test switch for self-correction mode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電圧分圧器を用いて値の異なる(2N
1)個の基準電圧を発生させる手段と、テストスイッチ
を介して接続されたランプ波形発生回路を含むアナログ
入力信号を与える手段と、前記基準電圧と前記アナログ
信号とを比較する(2N +1)個の電圧比較器と、前記
電圧比較器の出力に応じて論理演算を行い2進コードを
発生させる符号化回路と、出力ディジタルコードから誤
りを検出する検出回路と、出力が前記電圧分圧器の各接
点に接続され、前記検出回路からの信号で動作する(2
N−1)個の数ビットのディジタル−アナログ変換器と
を備えたアナログ−ディジタル変換器。
1. A voltage divider is used to obtain different values (2 N +
1) Means for generating a number of reference voltages, means for giving an analog input signal including a ramp waveform generating circuit connected through a test switch, and comparing the reference voltage with the analog signal (2 N +1) Number of voltage comparators, an encoding circuit for performing a logical operation according to the output of the voltage comparator to generate a binary code, a detection circuit for detecting an error from an output digital code, and an output of the voltage divider. It is connected to each contact and operates by the signal from the detection circuit (2
N -1) An analog-to-digital converter comprising a several-bit digital-to-analog converter.
JP23157291A 1991-09-11 1991-09-11 A/d converter Pending JPH0575458A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111455A (en) * 1993-10-12 1995-04-25 Nec Corp Parallel a/d converter provided with test function

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111455A (en) * 1993-10-12 1995-04-25 Nec Corp Parallel a/d converter provided with test function

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